IIoT-Demonstrator bei Schmersal auf der SPS

Vom Förderband ins Internet der Dinge

Auf der SPS wird die Schmersal Gruppe einen Anwendungsfall für die praktische Umsetzung für das industrielle Internet der Dinge vorstellen. Sensordaten aus der Feldebene werden von einer zentralen Steuerung ausgewertet, Edge- und Cloud-Lösungen sind angebunden, und auch die Maschinensicherheit ist einbezogen.
 Eine kompakte neue 3D-ToF-Kamera liefert die Datenbasis.
Eine kompakte neue 3D-ToF-Kamera liefert die Datenbasis.Bild: Schmersal Gruppe

Wie lässt sich das industrielle Internet der Dinge (IIoT) beispielhaft umsetzen – von der Feldebene bis in die Cloud? Diese Frage stellen sich viele Unternehmen und wenn sie noch einen Einstieg ins IIoT suchen, ist sicherlich ein überschaubares Projekt ein guter Start. Ein Beispiel für ein solches Projekt wird die Schmersal Gruppe auf der SPS vorstellen.

3D-TOF-Kamera als Sensor

Die IIoT-Installation auf der Feldebene ist bewusst übersichtlich gehalten. Auf einem Förderband bewegt sich ein oben offener Behälter, der mit Kleinteilen gefüllt ist. Über dem Förderband sind zwei kompakte 3D-ToF-Kameras installiert. Die eine überwacht im Sinne einer Konturenkontrolle bzw. als virtueller Tunnel die Zentrierung des Behälters auf dem Band. Die andere kann in den oben offenen Behälter hineinschauen und erfasst dessen Füllgrad.

Eine 3D-Kamera wurde gewählt, weil in vielen Anwendungsfällen die klassischen Industriesensoren (z.B. magnetisch, induktiv oder laserbasiert) durch Kameras ersetzt werden – und weil diese Entwicklung jetzt noch einen Schritt weiter geht. Während konventionelle Kameras und Bildverarbeitungssysteme bisher zweidimensionale Bilder erzeugten, gibt es erste industriegerechte Kameras, die millimetergenaue 3D-Tiefenbilder bereitstellen – mit nur einer Sensoreinheit. Möglich ist das, weil die Sensorik nach dem Time-of-flight-Prinzip arbeitet. Sie erfasst nicht nur das Sichtfeld in zwei Dimensionen, sondern auch die Laufzeit von ausgesandten Lichtimpulsen im Infrarotbereich (850Nm), die an den zu erfassenden Objekten reflektiert werden. Auf diese Weise wird mit hoher Geschwindigkeit ein millimetergenaues 3D-Abbild der Szene erzeugt, das als Punktewolke vorliegt.

Eine solche 3D-Kamera mit der Bezeichnung AM-T100 hat die Schmersal Gruppe jetzt in ihr Programm der Systemkomponenten für die Automatisierungstechnik aufgenommen. Sie liefert den Input für den Use Case des IIoT-Demonstrators.

Schritt Eins: Erfassung von Daten im Feld

Die von den Kameras aufgenommenen Daten werden über die Standard-Datenschnittstelle GenICam übertragen und können mit dem firmeneigenen Software Development Kit (SDK) von gängigen Bildverarbeitung-Softwareprogrammen ausgewertet werden. Beim IIoT-Demonstrator auf der SPS wird das mit der Software Halcon von MVTech realisiert. Ein Dashboard erlaubt die übersichtliche Darstellung der Informationen und Analyseergebnisse. Wenn zuvor eingegebene Grenzwerte überschritten werden oder Anomalien detektiert wurden, sind verschiedene Arten der visuellen und akustischen Alarmausgabe möglich.

 Die Kamera liefert mit nur einem Sensor ein dreidimensionales Abbild des Automatisierungsprozesses.
Die Kamera liefert mit nur einem Sensor ein dreidimensionales Abbild des Automatisierungsprozesses. Bild: Schmersal Gruppe

Schritt Zwei: Ermittlung von KPIs in der Produktion

Zum IIoT gehört die Verküpfung von Daten(welten) aus verschiedenen Bereichen mit dem Ziel, Prozesse genau und umfassend zu analysieren und sie besser steuern zu können. In dem Fall, den Schmersal auf der SPS-Messe vorstellen wird, gehören hierzu betriebsmäßige Daten aus eine SPS und die in der Sicherheitssteuerung Protect PSC gewonnenen Daten.

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